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使用 Azure IoT 中心设备 SDK 管理连接和可靠的消息传送

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本文提供概述性指导，可帮助设计更具弹性的设备应用程序。 它说明如何利用 Azure IoT 设备 SDK 中的连接和可靠消息传送功能。 本指南旨在帮助管理以下方案：

  • 修复已删除的网络连接
  • 在不同的网络连接之间切换
  • 由暂时性服务连接错误导致的重新连接

实现细详信息可能因语言而异。 有关详细信息，请参阅 API 文档或特定 SDK：

复原设计

IoT 设备通常依赖非连续或不稳定的网络连接（例如，GSM 或卫星）。 当设备与基于云的服务交互时，由于间歇性服务可用性和基础设施级别故障或暂时性故障，可能会发生错误。 在设备上运行的应用程序必须管理连接和重新连接机制，以及发送/接收消息的重试逻辑。 此外，重试策略要求在很大程度上取决于设备的 IoT 方案、上下文和功能。

Azure IoT 中心设备 SDK 旨在简化从云到设备和从设备到云的连接及通信。 这些 SDK 提供了一种连接到 Azure IoT 中心的可靠方式以及一组用于发送和接收消息的全面选项。 开发人员还可以修改现有实现，以针对给定方案自定义更好的重试策略。

支持连接和可靠消息传送的相关 SDK 功能将在以下各节中介绍。

连接和重试

本部分概述了管理连接时可用的重新连接和重试模式。 它详细介绍了在设备应用程序中使用不同重试策略的实现指南，并列出了设备 SDK 中的相关 API。

错误模式

连接故障可能在许多级别中发生：

  • 网络错误：断开连接的套接字和名称解析错误
  • HTTP、AMQP 和 MQTT 传输的协议级别错误：链接断开或会话过期
  • 由本地错误（如无效凭据）或服务行为（例如，超出配额或限制）导致的应用程序级别错误

设备 SDK 在所有三个级别检测错误。 设备 SDK 不会检测和处理与 OS 相关的错误和硬件错误。 SDK 设计基于 Azure 体系结构中心的暂时性故障处理指南。

重试模式

以下步骤介绍检测到连接错误时的重试过程：

  1. SDK 检测网络、协议或应用程序中的错误和相关错误。
  2. SDK 使用错误筛选器来确定错误类型并决定是否需要重试。
  3. 如果 SDK 确定了无法恢复的错误，则会停止连接、发送和接收等操作。 SDK 会通知用户。 无法恢复的错误的示例包括身份验证错误和错误终结点错误。
  4. 如果 SDK 确定了可恢复的错误，则会根据指定的重试策略进行重试，直到经过定义的超时时间。 请注意，SDK 默认情况下使用带抖动的指数回退重试策略。
  5. 当定义的超时到期时，SDK 会停止尝试连接或发送。 它会通知用户。
  6. SDK 允许用户附加回调以接收连接状态更改。

SDK 提供三种重试策略：

  • 带抖动的指数回退：此默认重试策略往往在开始时激进，并随时间推移减缓，直到达到最大延迟。 该设计基于 Azure 体系结构中心的重试指南。
  • 自定义重试：对于某些 SDK 语言，可以设计更适合你的方案的自定义重试策略，然后将其注入 RetryPolicy。 C SDK 中不提供自定义重试。
  • 不重试：可以将重试策略设置为“不重试”，这将禁用重试逻辑。 SDK 假设连接已建立，尝试进行一次连接并发送一次消息。 此策略通常用于有带宽或成本顾虑的方案。 如果选择此选项，则未能发送的消息将丢失且无法恢复。

重试策略 API

SDK SetRetryPolicy 方法 策略实现 实施指南
C/iOS IOTHUB_CLIENT_RESULT IoTHubClient_SetRetryPolicy 默认：IOTHUB_CLIENT_RETRY_EXPONENTIAL_BACKOFF
自定义： 使用可用的 retryPolicy
不重试：IOTHUB_CLIENT_RETRY_NONE		 C/iOS 实现
Java SetRetryPolicy 默认：ExponentialBackoffWithJitter 类
自定义： 实现 RetryPolicy 接口
不重试：NoRetry 类		 Java 实现
.NET DeviceClient.SetRetryPolicy 默认：ExponentialBackoff 类
自定义： 实现 IRetryPolicy 接口
不重试：NoRetry 类		 C# 实现
节点 setRetryPolicy 默认：ExponentialBackoffWithJitter 类
自定义： 实现 RetryPolicy 接口
不重试：NoRetry 类		 Node 实现
Python 目前不支持 目前不支持 目前不支持

以下代码示例说明此流程：

.NET 实现指南

以下代码示例说明如何定义和设置默认重试策略：

// define/set default retry policy
IRetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoff(int.MaxValue, TimeSpan.FromMilliseconds(100), TimeSpan.FromSeconds(10), TimeSpan.FromMilliseconds(100));
SetRetryPolicy(retryPolicy);

为了避免出现高 CPU 使用率，在代码立即失败的情况下会限制重试次数。 例如，当没有到达目的地的网络或路线时。 执行下一次重试的最短时间间隔为 1 秒。

如果服务响应时出现限制错误，则重试策略不同且不能通过公共 API 更改：

// throttled retry policy
IRetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoff(RetryCount, TimeSpan.FromSeconds(10), 
  TimeSpan.FromSeconds(60), TimeSpan.FromSeconds(5)); SetRetryPolicy(retryPolicy);

重试机制在 DefaultOperationTimeoutInMilliseconds（目前设置为 4 分钟）后停止。

其他语言实现指南

有关其他语言的代码示例，请查看以下实现文档。 存储库包含演示如何使用重试策略 API 的示例。

后续步骤